Lần đầu tiên trong lịch sử, một chiếc máy có thể biến chì thành vàng, điều loài người từng mơ ước suốt hàng ngàn năm

Một khám phá kỳ lạ nhưng có thật vừa được ghi nhận tại Tổ chức Nghiên cứu Hạt nhân châu Âu (CERN) khiến cộng đồng khoa học lẫn những người yêu vật lý trên toàn thế giới sửng sốt. Máy gia tốc hạt lớn nhất thế giới, Large Hadron Collider (LHC), đã lần đầu tiên quan sát và đo lường được quá trình biến đổi chì thành vàng trong các va chạm ion chì năng lượng cực cao. Dù lượng vàng thu được là không đáng kể, sự kiện này mang ý nghĩa biểu tượng mạnh mẽ, kết nối giữa một giấc mơ cổ xưa của nhân loại với khả năng chinh phục vật chất của khoa học hiện đại.

Các nhà khoa học tại CERN đã thiết kế một chuỗi thí nghiệm phức tạp để gia tốc các ion chì đến vận tốc gần bằng tốc độ ánh sáng

Kết quả này không phải là sự bịa đặt hay thổi phồng. Các nhà khoa học tại CERN đã thiết kế một chuỗi thí nghiệm phức tạp để gia tốc các ion chì đến vận tốc gần bằng tốc độ ánh sáng, rồi cho chúng va chạm ở mức gần như “tránh nhau”. Chính kiểu va chạm “suýt trượt” này tạo ra một môi trường điện từ vô cùng mạnh mẽ, nơi các photon ảo – tức những hạt ánh sáng chỉ tồn tại trong môi trường lượng tử đặc biệt – được sinh ra một cách tự nhiên. Khi các photon ảo này tương tác với hạt nhân của nguyên tử chì, chúng có thể đánh bật một vài proton ra khỏi hạt nhân. Chỉ cần mất ba proton, một nguyên tử chì có 82 proton sẽ trở thành vàng với 79 proton. Toàn bộ quá trình xảy ra trong thời gian cực ngắn, và hạt nhân vàng tạo ra cũng tồn tại rất ngắn ngủi trước khi phân rã.

Dù chỉ diễn ra trong chớp mắt và không thể nhìn thấy bằng mắt thường, hiện tượng này được ghi nhận rõ ràng thông qua các thiết bị hiện đại trong LHC. Trong lần chạy thứ hai của máy gia tốc từ năm 2015 đến 2018, các nhà nghiên cứu đã thống kê được khoảng 86 tỷ hạt nhân vàng đã được tạo ra. Tuy nhiên, tổng khối lượng của chúng chỉ là 29 picogram – tương đương với 0,000000000029 gram. Lượng vàng này quá nhỏ để có thể thu thập, nói gì đến chuyện sử dụng. Thậm chí nếu bạn gom tất cả số vàng này lại, nó cũng không đủ để nhìn thấy bằng kính hiển vi phổ thông.

Mặc dù không có giá trị về kinh tế hay ứng dụng thực tế, phát hiện này lại là một chiến thắng mang tính biểu tượng cho khoa học. Nó không chỉ chứng minh khả năng mô phỏng và điều khiển các phản ứng hạt nhân từng được xem là bất khả thi, mà còn cung cấp một khối lượng dữ liệu mới giúp cải thiện các mô hình lý thuyết trong vật lý hạt và vật lý lượng tử. Các nhà nghiên cứu giờ đây có thể hiểu sâu hơn về cách photon tương tác với hạt nhân nguyên tử, từ đó mở rộng khả năng dự đoán và phát hiện các hiện tượng vật lý chưa từng được quan sát.

Ngoài giá trị lý thuyết, thành tựu này còn mở ra những khả năng nghiên cứu mới cho ngành vật lý thiên văn và vật lý năng lượng cao. Trong tự nhiên, các vụ nổ siêu tân tinh và sự va chạm giữa các sao neutron cũng tạo ra các trường điện từ mạnh tương tự như trong LHC. Do đó, việc tái hiện những điều kiện khắc nghiệt này ngay trên Trái Đất là một bước tiến vượt bậc trong việc hiểu cách vũ trụ tạo ra các nguyên tố nặng như vàng, bạch kim, uranium.

Việc biến đổi một nguyên tố này thành nguyên tố khác – điều từng được xem là giấc mộng viển vông của các nhà giả kim – giờ đây lại trở thành một sự thật hiển nhiên trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, điểm khác biệt then chốt là khoa học không còn theo đuổi mục tiêu biến đá thành vàng để làm giàu, mà dùng khả năng đó để hiểu rõ hơn về cấu trúc và sự vận hành của vũ trụ. Giấc mơ giả kim thời Trung cổ từng bị xem là mê tín, giờ đây lại trở thành một biểu tượng cho tiềm năng vô hạn của tri thức nhân loại.

>> Ngày này năm 1993: Câu chuyện ít ai biết về trung tâm hạt nhân tạo nên Internet toàn cầu